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Die Erfindung betrifft einen Unterfahrschutz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine mit einem derartigen Unterfahrschutz ausgeführte Batterietragstruktur.
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Seit einigen Jahren besteht ein Trend dahingehend, Verbrennungsmotoren durch Elektromotoren zu ersetzen. Ein Problem bei der Umsetzung der Elektromobilität ist die Bereitstellung von hinreichender Batteriekapazität. Insbesondere bei mit Elektromotoren ausgeführten Kraftfahrzeugen müssen zur Gewährleistung einer zufriedenstellenden Reichweite Batterien mit großer Kapazität bereitgestellt werden. Diese werden häufig am Unterboden des Fahrzeugs befestigt und müssen dementsprechend gegen äußere Einflüsse geschützt werden.
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In der Druckschrift
DE 10 2011 005 403 A1 ist eine Batterietragstruktur beschrieben, bei der ein als Unterfahrschutz ausgeführtes Gehäuseunterteil als Sandwichkonstruktion ausgeführt ist, wobei eine flächige Abdeckung durch eine Deckschicht, eine Unterschicht und einen dazwischenliegenden Kern ausgebildet ist. Zur Befestigung der Batterietragstruktur an einem Unterboden oder dergleichen ist die Deckschicht mit domartigen Auswölbungen ausgeführt, über die eine Befestigung an Elementen der Batterietragstruktur erfolgen kann. Dabei wird in der
DE 10 2011 005 403 A1 vorgeschlagen, den Raum zwischen diesen Aufwölbungen und der Unterschicht mit einem Kern auszufüllen.
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Eine ähnliche Lösung ist in der
WO 2018/149762 A1 offenbart. Bei dieser Batterietragstruktur ist ein Unterfahrschutz ebenfalls als Sandwichkonstruktion ausgeführt, wobei die Deckschicht wellenförmig ausgebildet ist, wobei die Scheitel der Wellen zur Befestigung des Unterfahrschutzes an der Batterietragstruktur befestigt werden.
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Problematisch bei beiden Lösungen ist, dass im Bereich der Aufwölbungen/Wellen die Dicke des Kerns wesentlich größer als in den benachbarten Bereichen ist, sodass zum Einen ein erheblicher Materialaufwand zur Fertigung erforderlich ist und des Weiteren auch die Ausgestaltung der dickeren Kernbereiche fertigungstechnisch problematisch ist.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Unterfahrschutz und eine damit ausgeführte Batterietragstruktur zu schaffen, die bei einfachem Aufbau einen guten Schutz gegen äußere Einwirkung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Unterfahrschutz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Batterietragstruktur mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 13 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Unterfahrschutz, der insbesondere zur Abdeckung einer Batterietragstruktur ausgeführt ist, bildet eine als Sandwichaufbau ausgeführte Abdeckung, die eine Deckschicht, eine Unterschicht und einen dazwischenliegenden Kern aufweist. An der Abdeckung sind des Weiteren noch Befestigungsmittel zum Befestigen an der Batterietragstruktur oder dergleichen ausgebildet, wobei die Deckschicht eine Vielzahl von Auswölbungen hat, die beispielsweise als Abstandshalter ausgeführt und ausgelegt sind, in Anlage an die Batterietragstruktur oder dergleichen gebracht zu werden. Erfindungsgemäß ist die Kerndicke im Bereich dieser Auswölbungen gegenüber benachbarten Bereichen verringert, sodass der Umformprozess beim Formen des Unterfahrschutzes gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen deutlich verringert ist. Unter dem Begriff „verringern“ wird dabei die partielle Reduzierung der Kerndicke gegenüber dem sich aus dem Abstand aus einer ebenen Unterschicht und der Auswölbung der Deckschicht ergebenden Maß oder eine Lösung verstanden, bei der im Bereich der Abstandshalter kein Kern vorhanden ist.
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Dementsprechend ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, im Bereich zumindest einiger als Abstandshalter ausgeführten Auswölbungen die Deckschicht und die Unterschicht ohne zwischenliegendem Kern miteinander zu verbinden.
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Dieses Verbinden kann beispielsweise durch Kleben oder dergleichen erfolgen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Befestigungsmittel im Bereich von Abstandshaltern ausgebildet, wobei nicht jeder Abstandshalter mit einem derartigen Befestigungsmittel ausgeführt sein muss.
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Diese Befestigungsmittel können beispielsweise Buchsen sein, über die der Unterfahrschutz an der Batterietragstruktur oder dem einen sonstigen zu schützenden Bauelement befestigt werden kann.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Auswölbungen im Wesentlichen durchgängig parallel zu einer Seitenkante der Abdeckung angeordnet.
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Wie bereits erwähnt, können die Auswölbungen auch als Stützdome oder Kraftverteiler ausgeführt sein, in denen keine Befestigungsmittel angeordnet sind.
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Die Auswölbungen können dabei in mehreren Reihen beabstandet zueinander und parallel zu einer Seitenkante verlaufen und angeordnet sein.
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Die Festigkeit und der Schutz gegen äußere Beschädigungen ist weiter optimiert, wenn Randbereiche der Abdeckung zu Seitenauflageflächen aufgewölbt sind.
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Dabei können im Bereich dieser Seitenauflageflächen ebenfalls Befestigungsmittel vorgesehen werden.
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In dem Fall, in dem die Abdeckung abschnittsweise mit einer größeren Wandstärke als benachbarte Bereiche ausgeführt sein soll, kann der Kern im Bereich dieser Abschnitte mit größerer Wandstärke mehrschichtig ausgeführt sein.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel folgt die Unterschicht der Kontur der Deckschicht. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen Lösungen, bei denen die Unterschicht eben ausgeführt ist und lediglich die Deckschicht wellenförmig oder mit domförmigen Vorsprüngen ausgeführt ist. Diese Weiterbildung vereinfacht die Herstellung der Sandwichstruktur ganz erheblich, wobei der Materialaufwand nochmals deutlich verringert ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind als Auswölbungen zusätzlich oder alternativ zu den Abstandshaltern Kraftverteiler und/oder Stützdome vorgesehen, deren Höhe an diejenige der Abstandshalter angepasst sind und die zur Krafteinleitung in die Batterietragstruktur oder das zugeordnete Bauteil vorgesehen sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen.
- 1 eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Unterfahrschutzes;
- 2 eine Draufsicht auf den Unterfahrschutz gemäß 1;
- 3 eine Unteransicht auf den Unterfahrschutz gemäß 1 und
- 4 eine Schnittdarstellung entlang der Line A-A in 2.
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1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterfahrschutzes 1, der ausgelegt ist, um ein an einem Unterboden eines Elektrofahrzeugs befestigtes Batteriemodul abzudecken. Dieses Batteriemodul ist über eine Batterietragstruktur am Unterboden befestigt - derartige Lösungen sind beispielsweise bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik erläutert, sodass hinsichtlich des Aufbaus einer derartigen Batterietragstruktur auf diese Druckschriften verwiesen werden kann.
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Erfindungsgemäß ist der Unterfahrschutz 1 als Sandwichbauteil ausgeführt und bildet eine in der Draufsicht etwa rechteckförmige Abdeckung 2, die an der Batterietragstruktur befestigt ist. Der in 1 sichtbare Bereich des Unterfahrschutzes bzw. der Abdeckung 2 ist durch eine Deckschicht 3 des Sandwichaufbaus ausgebildet.
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Zur Befestigung sind an der Abdeckung 2 sich zur Batterietragstruktur (in 2 nach oben hin) auswölbende Auswölbungen, beispielsweise Abstandshalter 4 und Kraftverteiler 6 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind im mittleren Bereich der Abdeckung 2 drei Reihen 8, 10, 12 vorgesehen, entlang denen Abstandshalter 4 und Kraftverteiler 6 zueinander beabstandet angeordnet sind.
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Randbereiche der rechteckförmigen Abdeckung 2 sind zu Seitenauflageflächen 14, 16, 18, 20 aufgewölbt, an denen wiederum eine Vielzahl von zueinander beabstandeten Befestigungsdomen 22 vorgesehen ist, von denen in der 1 lediglich einer beispielhaft mit einem Bezugszeichen versehen ist. Gemäß der Darstellung in der 1 erstrecken sich die Seitenauflageflächen 14 und 18 parallel zu den Reihen 8, 10, 12. Im Übergangsbereich zu den beiden Seitenauflageflächen 14, 18 ist jeweils eine Seitenreihe 24, 26 mit zueinander beabstandeten Kraftverteilern 6 oder Abstandshaltern 4 ausgebildet.
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Die jeweilige Höhe der Abstandshalter 4, Kraftverteiler 6 und Befestigungsdome 22 sowie die Aufwölbung der Seitenauflageflächen 14, 16, 18, 20 ist entsprechend der Geometrie der Batterietragstruktur ausgebildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen zumindest die in den Reihen 8, 10, 12, 24, 26 angeordneten Abstandshalter 4, 6 mit ihren Stirnflächen 28, 30 in einer Ebene.
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Wie des Weiteren 1 entnehmbar ist, haben die Abstandshalter 4 beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils verrundete (entweder kreisförmig oder länglich verrundet) Stirnflächen 28, während die Kraftverteiler 6 mit etwa rechteckförmigen Stirnflächen 30 ausgeführt sind. Selbstverständlich kann die Geometrie dieser an der Batterietragstruktur anliegenden Stirnflächen auch auf andere Weise ausgeführt sein.
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Wie im Folgenden noch näher erläutert, sind die Abstandshalter 4 mit Befestigungsmitteln, beispielsweise Buchsen, ausgeführt, um den Unterfahrschutz 1 mit der Batterietragstruktur zu verbinden.
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In 2 ist eine Draufsicht auf den Unterfahrschutz 1 gemäß 1 dargestellt. Man erkennt in dieser Darstellung deutlich die etwa rechteckförmige Abdeckung 2, mit den sich in 2 zum Betrachter hin auswölbenden Seitenauflageflächen 14, 16, 18, 20, die gemäß 2 eine geschlossene Umfangsstruktur ausbilden. Aus der Abdeckung 2 wölben sich, wie eingangs erläutert, die Abstandshalter 4 und die Kraftverteiler 6 aus. Die Seitenauflageflächen 14, 16, 18, 20 sind, wie erläutert, mit Befestigungsdomen 22 ausgeführt. Im Übergangsbereich von der Abdeckung 2 zu den Seitenauflageflächen 14, 18 sind die Seitenreihen 24, 26 mit den Abstandshaltern 4 und ggfs. Kraftverteilern vorgesehen. Im Bereich zwischen diesen Abstandshaltern 4 und den Befestigungsdomen 22 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel noch eine weitere Reihe mit Befestigungsabschnitten 32 und Abschnitten 34 ausgebildet, wobei die Befestigungsabschnitte 30 gegenüber den Abschnitten 32 zum Betrachter hin erhöht sind.
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Wie vorstehend erläutert, können die Befestigungsabschnitte 32, die Abstandshalter 4 und die Befestigungsdome 22 jeweils mit Buchsen oder sonstigen Befestigungsmitteln ausgeführt sein - beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist beispielhaft eine Buchse mit dem Bezugszeichen 36 versehen. Der konkrete Aufbau wird im Folgenden noch anhand 4 näher erläutert.
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3 zeigt eine Unteransicht des Unterfahrschutzes 1 gemäß 1. Aus dieser Darstellung erkennt man, dass die durch eine Unterschicht 38 des Sandwichaufbaus gebildete Bodenfläche der Abdeckung nicht eben, sondern entsprechend der Kontur der Deckschicht 3 ausgeführt ist.
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Die Unterschicht 38 folgt somit den Auswölbungen der Deckschicht 3, sodass in der Unterschicht 38 den Abstandshaltern 4, Kraftverteilern 6, Befestigungsdomen 22, Befestigungsabschnitten 32, Abschnitten 34 und Seitenauflageflächen 14, 16, 18, 20 folgende Einprägungen ausgebildet sind.
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Durch diese Ausgestaltung des Sandwichaufbaus, bei dem die Kontur der Unterschicht 38 im Prinzip der Kontur der Deckschicht 3 folgt, können Bereiche mit übermäßig dickem Kern vermieden werden, sodass - wie eingangs erläutert - die Herstellung (Umformen) erleichtert ist und des Weiteren weniger Kernmaterial genutzt wird.
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Mit anderen Worten gesagt, in den Bereichen, in denen in der Deckschicht 3 eine Auswölbung vorgesehen ist, ist die Unterschicht 38 entsprechend eingeprägt, sodass die Kerndicke der Sandwichstruktur relativ gering ist.
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Dieser Schichtaufbau wird nochmals anhand des in 4 dargestellten Schnitts A-A gemäß 2 erläutert. Der Schnittverlauf erstreckt sich durch die sich stufenförmige erhöhende Seitenauflagefläche 14 und die lediglich angedeutete Seitenreihe 24 sowie einen Abstandshalter 4 der Reihe 8 und einen Kraftverteiler 6 der Reihe 10 hindurch.
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Man erkennt in dieser Darstellung, dass die Deckschicht 3 und die Unterschicht 38 im Bereich der Seitenauflageflächen 14, 16, 18, 20 direkt aneinander liegen und miteinander verklebt/verbunden sind. Im Bereich der eigentlichen Abdeckung ist zwischen der Deckschicht 3 und der Unterschicht 38 ein Kern 40, vorzugsweise ein Schaumkern aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Im Bereich des Abstandshalters 4 ist kein Kern oder allenfalls ein sehr dünner Kern vorgesehen, sodass das Laminat bestehend aus der Deckschicht 3 und der Unterschicht 38 mehr oder weniger direkt aufeinanderliegt. In diesen vergleichsweise steif ausgeführten Bereich ist dann die Buchse 36 eingesetzt. Dabei wird es bevorzugt, wenn die Buchse 36 eingeklebt ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kragt die Buchse 36 nach unten hin, in den durch die Auswölbung des Abstandshalters 4 ausgebildeten Raum hinein. Die Auswölbungen, die nicht mit einem Befestigungsmittel, beispielsweise der Buchse 36, ausgeführt sind, sind wiederum mit einem herkömmlichen Sandwichaufbau bestehend aus der Deckschicht 3, der Unterschicht 38 und dem Kern 40 ausgeführt, wobei die Kerndicke k im Bereich dieser Auswölbungen, im vorliegenden Fall konkret des Kraftverteilers 6 geringer ist als in dem eben ausgebildeten Bereich, der mit einer Kerndicke K ausgebildet ist. Beim konkreten Ausführungsbeispiel beträgt die Kerndicke K in den ebenen Bereichen weniger als das Zweifache der Kerndicke k in den Aufwölbungen. Beim eingangs beschriebenen Stand der Technik mit einer in Figur gestrichelt angedeuteten ebenen Unterschicht 38 muss der gesamte Raum zwischen Unterschicht 38 und Deckschicht 3 mit einem Kern 40 ausgeführt werden - die damit einhergehende Problematik bei der Fertigung ist offensichtlich.
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Mit strichpunktierten Linien ist in 4 auch noch eine Batterietragstruktur 42 angedeutet, an der ein erfindungsgemäßer Unterfahrschutz befestigt ist.
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Offenbart sind ein Unterfahrschutz und eine mit einem derartigen Unterfahrschutz ausgeführte Batterietragstruktur, wobei die Unterfahrstruktur als Sandwichaufbau mit sich auswölbenden Bereichen ausgeführt ist. Die Kerndicke ist im Bereich dieser Auswölbungen verringert.
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Bezugszeichen-.
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- 1
- Unterfahrschutz
- 2
- Abdeckung
- 3
- Deckschicht
- 4
- Abstandshalter
- 6
- Kraftverteiler
- 8
- Reihe
- 10
- Reihe
- 12
- Reihe
- 14
- Seitenauflagefläche
- 16
- Seitenauflagefläche
- 18
- Seitenauflagefläche
- 20
- Seitenauflagefläche
- 22
- Befestigungsdom
- 24
- Seitenreihe
- 26
- Seitenreihe
- 28
- Stirnfläche
- 30
- Stirnfläche
- 32
- Befestigungsabschnitt
- 34
- Abschnitt
- 36
- Buchse
- 38
- Unterschicht
- 40
- Kern
- 42
- Tragstruktur
